XX学XX学院电子信息工程学院
信道编码课程设计报告
课设名称 卷积码编译译码仿真
学生姓名
学 号
组
专业班级 通信
指导教师
实验名称
基MAATLAB卷积码编码译码仿真
二实验目
卷积码种性优越信道编码编码器译码器较容易实现时具较强纠错力着纠错编码理研究断深入卷积码实际应越越广泛实验简明介绍卷积码编码原理Viterbi译码原理SIMULINK模块设计中完成卷积码编码译码误特统计整程模块仿真通仿真程中分改变卷积码重参数加深理解卷积码参数卷积码误码性影响仿真实测测试结果作分析
三实验原理
1卷积码编码原理
卷积码种性优越信道编码编码器解码器较易实现时具较强纠错力越越广泛卷积码般表示(nkK)形式 k信息特编码 n 特码组K 编码约束长度说明编码程中相互约束码段数卷积码编码 n 码元前组 k 信息特关前 K1 输入组信息特关编码程中相互关联码元 K*n Rkn 编码效率编码效率约束长度衡量卷积码两重参数典型卷积码般选 nk 较K 值取较(>10)获简单高性卷积码
卷积码编码描述方式种：激响应描述法生成矩阵描述法项式积描述法状态图描述树图描述网格图描述等
2卷积码Viterbi译码原理
卷积码概率译码基思路接收码流基础逐计算出现连续网格图路径距离选出中性条作译码估值输出概率数场合解释距离种距离译码体现正似然准卷积码似然译码分组码似然译码原理样实现方法略区分组码孤立求解单码组相似度卷积码求码字序列间相似度基网格图搜索译码实现似然判决重方法途径格图描述时路径汇聚消树状图中余度译码程中需考虑整路径集合中似然函数路径果某点发现某条路径已获数似然函数放弃条路径然剩幸存路径中重新选择路径样直进行第 L 级(L 发送序列长度)种方法较早丢弃路径减轻译码工作量Viterbi 译码正基种想法(n k K )卷积码网格图中 2kL 种状态网格图前 K1 条连续支路构成路径互相交初 2k_1 条路径相接收第 K 条支路时条路径 2 条支路延伸第 K 级第 K 级两条支路汇聚节点Viterbi译码算法中汇聚节点两条路径数似然函数累加值进行较然具较数似然函数累加值路径保存丢弃条路径挑选第 K 级留2K条幸存路径选出路径数似然函数累加值起存储起节点引出两条支路级中路径延伸增倍较似然函数累加值丢弃半结果留存路径总数保持常数见述译码程中基操作加选级求出数似然函数累加值然两两较作出选择时会出现两条路径数似然函数累加值相等情形种情况意选择中条作幸存路径
卷积码编码器全零状态出发回全零状态时输出码序列称结尾卷积码序列发送完毕网格图终结处加（K1）知信息作结束信息结束信息时状态中已知发送信息相符条支路延伸级较幸存路径减少半接收（K1）知信息整网格图中唯条幸存路径保留译码路径说知接收序列情况条译码路径发送序列相似
3MATLAB 仿真
次实验中利SIMULINK仿真模块卷积码编码viterbi译码全程进行设计SIMULINK仿真框图：
图1卷积码SIMULINK仿真框图
基设计思路：先Bernoulli Binary Generator（贝努利二进制序列产生器）产生01等概序列Convolutional Encoder（卷积编码器）输入二进制序列进行卷积编码BPSK调制方式调制信号加入信道噪声（高斯白噪声）BPSK解调制送入Viterbi Decoder（Viterbi译码器）进行硬判决译码Error Rate Calculation（误码统计）Display（显示）输出然通Selector（数选通器）结果输出To workspace（工作区间）该结果m文件中程序调绘制信噪参数系统误码率曲线
四实验结果
1约束长度卷积码误码率影响
码率定卷积码约束长度N 发生变化时系统误码性会发生变化 实验中码率R 12(213)(217) 卷积码例展开分析
仿真程序：
x05
yx
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’r’)
hold on
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima2＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’g’)
xlabel(＇SNR＇)
ylabel(＇BitErrorRate＇)
仿真结果：
图2约束长度卷积码性影响
结果分析：
码率定卷积码约束长度N 发生变化时系统误码性会发生变化 码率R 1 2(2 1 3)（217） 卷积码例展开分析面曲线（213）卷积码误码性曲线面曲线（217）卷积码误码性曲线图44中误特率曲线清楚着约束长度逐渐增加系统误特率明显降低说码率定时增加约束长度降低系统误特率着约束长度增加译码设备复杂性会增加码率1 2 卷积码选取约束长度时般3～9
2 回溯长度卷积码性影响
（217）卷积码例译码模块中Traceback depth分设置203550图中画出三种方式误码性曲线
仿真程序：
x 05
yx
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’r’)
hold on
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima2＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’g’)
hold on
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima3＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’b’)
xlabel(＇SNR＇)
ylabel(＇BitErrorRate＇)
仿真结果：
图3 回溯长度卷积码性影响
三条曲线分Traceback depth203550出：回溯长度Viterbi 译码程中重参数决定译码延迟着断变化误码性误特率曲线清楚回溯长度定时着信道噪声逐渐提高系统误特率逐渐降低回溯长度逐渐增加系统误特率逐渐降低回溯程度τ增加定程度时误特率数值趋稳定
3 码率误特率影响
码率12（213）卷积码码率13（313）码例trellis结构分poly2trellis(3[6 7])poly2trellis(3[1 6 5])
仿真程序：
x05
yx
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’r’)
hold on
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima2＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’b’)
xlabel(＇SNR＇)
ylabel(＇BitErrorRate＇
图4 码率卷积码性影响
结果分析：
图中出码率定时着信道信噪提高系统误特率逐渐降低改变码率时信噪定条件码率越高误特率越高
5 信道viterbi译码性影响
部分考虑二进制称信道高斯白噪声信道viterbi译码性影响采（217）卷积码
仿真程序：
x05
yx
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’r’)
semilogy(xy’b’)
xlabel(＇SNR＇)
ylabel(＇BitErrorRate＇)
仿真结果：
图5二进制称信道仿真结果
图6高斯白噪声信道仿真结果
结果分析：
高斯白噪声信道中Viterbi译码着信道信噪提升误特率越低信道信度纠错力高二进制称信道中着信道误码率提升viterbi译码误特率会提升二进制称信道误码率高定程度时Viterbi译码会丧失纠错力总体高斯白噪声信道优二进制称信道
五实验心总结
学期学现代编码理编码概念原理理解次实验选择卷积码编码Viterbi译码性分析前期现代编码理卷积码块知识点时候花长时间搞懂尤Viterbi译码算法matlab进行性分析时候matlab熟悉相关子函数编写期间问题通查询相关资料问学等方式解决尤跑码率卷积码性分析时候时间长况中间出现错误老师学帮助解决问题完成实验
六 分工状况
XX起翻书定课题纲然起讨查阅资料写程序然进行程序测试写报告
七 文献
信道编码MATLAB仿真 刘东华 良军著 电子工业出版社
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信道编码课程设计报告
课设名称 卷积码编译译码仿真
学生姓名
学 号
组
专业班级 通信
指导教师
实验名称
基MAATLAB卷积码编码译码仿真
二实验目
卷积码种性优越信道编码编码器译码器较容易实现时具较强纠错力着纠错编码理研究断深入卷积码实际应越越广泛实验简明介绍卷积码编码原理Viterbi译码原理SIMULINK模块设计中完成卷积码编码译码误特统计整程模块仿真通仿真程中分改变卷积码重参数加深理解卷积码参数卷积码误码性影响仿真实测测试结果作分析
三实验原理
1卷积码编码原理
卷积码种性优越信道编码编码器解码器较易实现时具较强纠错力越越广泛卷积码般表示(nkK)形式 k信息特编码 n 特码组K 编码约束长度说明编码程中相互约束码段数卷积码编码 n 码元前组 k 信息特关前 K1 输入组信息特关编码程中相互关联码元 K*n Rkn 编码效率编码效率约束长度衡量卷积码两重参数典型卷积码般选 nk 较K 值取较(>10)获简单高性卷积码
卷积码编码描述方式种：激响应描述法生成矩阵描述法项式积描述法状态图描述树图描述网格图描述等
2卷积码Viterbi译码原理
卷积码概率译码基思路接收码流基础逐计算出现连续网格图路径距离选出中性条作译码估值输出概率数场合解释距离种距离译码体现正似然准卷积码似然译码分组码似然译码原理样实现方法略区分组码孤立求解单码组相似度卷积码求码字序列间相似度基网格图搜索译码实现似然判决重方法途径格图描述时路径汇聚消树状图中余度译码程中需考虑整路径集合中似然函数路径果某点发现某条路径已获数似然函数放弃条路径然剩幸存路径中重新选择路径样直进行第 L 级(L 发送序列长度)种方法较早丢弃路径减轻译码工作量Viterbi 译码正基种想法(n k K )卷积码网格图中 2kL 种状态网格图前 K1 条连续支路构成路径互相交初 2k_1 条路径相接收第 K 条支路时条路径 2 条支路延伸第 K 级第 K 级两条支路汇聚节点Viterbi译码算法中汇聚节点两条路径数似然函数累加值进行较然具较数似然函数累加值路径保存丢弃条路径挑选第 K 级留2K条幸存路径选出路径数似然函数累加值起存储起节点引出两条支路级中路径延伸增倍较似然函数累加值丢弃半结果留存路径总数保持常数见述译码程中基操作加选级求出数似然函数累加值然两两较作出选择时会出现两条路径数似然函数累加值相等情形种情况意选择中条作幸存路径
卷积码编码器全零状态出发回全零状态时输出码序列称结尾卷积码序列发送完毕网格图终结处加（K1）知信息作结束信息结束信息时状态中已知发送信息相符条支路延伸级较幸存路径减少半接收（K1）知信息整网格图中唯条幸存路径保留译码路径说知接收序列情况条译码路径发送序列相似
3MATLAB 仿真
次实验中利SIMULINK仿真模块卷积码编码viterbi译码全程进行设计SIMULINK仿真框图：
图1卷积码SIMULINK仿真框图
基设计思路：先Bernoulli Binary Generator（贝努利二进制序列产生器）产生01等概序列Convolutional Encoder（卷积编码器）输入二进制序列进行卷积编码BPSK调制方式调制信号加入信道噪声（高斯白噪声）BPSK解调制送入Viterbi Decoder（Viterbi译码器）进行硬判决译码Error Rate Calculation（误码统计）Display（显示）输出然通Selector（数选通器）结果输出To workspace（工作区间）该结果m文件中程序调绘制信噪参数系统误码率曲线
四实验结果
1约束长度卷积码误码率影响
码率定卷积码约束长度N 发生变化时系统误码性会发生变化 实验中码率R 12(213)(217) 卷积码例展开分析
仿真程序：
x05
yx
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’r’)
hold on
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima2＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’g’)
xlabel(＇SNR＇)
ylabel(＇BitErrorRate＇)
仿真结果：
图2约束长度卷积码性影响
结果分析：
码率定卷积码约束长度N 发生变化时系统误码性会发生变化 码率R 1 2(2 1 3)（217） 卷积码例展开分析面曲线（213）卷积码误码性曲线面曲线（217）卷积码误码性曲线图44中误特率曲线清楚着约束长度逐渐增加系统误特率明显降低说码率定时增加约束长度降低系统误特率着约束长度增加译码设备复杂性会增加码率1 2 卷积码选取约束长度时般3～9
2 回溯长度卷积码性影响
（217）卷积码例译码模块中Traceback depth分设置203550图中画出三种方式误码性曲线
仿真程序：
x 05
yx
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’r’)
hold on
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima2＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’g’)
hold on
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima3＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’b’)
xlabel(＇SNR＇)
ylabel(＇BitErrorRate＇)
仿真结果：
图3 回溯长度卷积码性影响
三条曲线分Traceback depth203550出：回溯长度Viterbi 译码程中重参数决定译码延迟着断变化误码性误特率曲线清楚回溯长度定时着信道噪声逐渐提高系统误特率逐渐降低回溯长度逐渐增加系统误特率逐渐降低回溯程度τ增加定程度时误特率数值趋稳定
3 码率误特率影响
码率12（213）卷积码码率13（313）码例trellis结构分poly2trellis(3[6 7])poly2trellis(3[1 6 5])
仿真程序：
x05
yx
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’r’)
hold on
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima2＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’b’)
xlabel(＇SNR＇)
ylabel(＇BitErrorRate＇
图4 码率卷积码性影响
结果分析：
图中出码率定时着信道信噪提高系统误特率逐渐降低改变码率时信噪定条件码率越高误特率越高
5 信道viterbi译码性影响
部分考虑二进制称信道高斯白噪声信道viterbi译码性影响采（217）卷积码
仿真程序：
x05
yx
for i1length(x)
SNRx(i)
sim(＇juanjima＇)
y(i)mean(BitErrorRate)
end
semilogy(xy’r’)
semilogy(xy’b’)
xlabel(＇SNR＇)
ylabel(＇BitErrorRate＇)
仿真结果：
图5二进制称信道仿真结果
图6高斯白噪声信道仿真结果
结果分析：
高斯白噪声信道中Viterbi译码着信道信噪提升误特率越低信道信度纠错力高二进制称信道中着信道误码率提升viterbi译码误特率会提升二进制称信道误码率高定程度时Viterbi译码会丧失纠错力总体高斯白噪声信道优二进制称信道
五实验心总结
学期学现代编码理编码概念原理理解次实验选择卷积码编码Viterbi译码性分析前期现代编码理卷积码块知识点时候花长时间搞懂尤Viterbi译码算法matlab进行性分析时候matlab熟悉相关子函数编写期间问题通查询相关资料问学等方式解决尤跑码率卷积码性分析时候时间长况中间出现错误老师学帮助解决问题完成实验
六 分工状况
XX起翻书定课题纲然起讨查阅资料写程序然进行程序测试写报告
七 文献
信道编码MATLAB仿真 刘东华 良军著 电子工业出版社
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